机械设计基础 教学课件 作者 孙占刚 主编 邹克武 贾志宁 副主编第15章 轴和轴毂联接.ppt

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1、第15章轴和轴毂联接15.1轴的类型及材料15.2动载荷与交变应力15.3轴的结构组成及设计15.4轴的设计计算15.5轴毂联接15.1轴的类型及材料15.1.1轴的类型按承载情况分转轴——扭矩和弯矩心轴——只受弯矩传动轴——主要受扭矩转轴心轴例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。按轴的轴线形状可分为：直轴、曲轴、挠性轴。光轴阶梯轴光轴和阶梯轴。轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3.轴的材料来源和经济性等。轴的常用材料是碳钢和合金钢。15.1.2轴的常用材料及其选择轴的材料15.3轴的结构组成及设计15

2、.3.1轴的结构组成轴没有标准结构。1.轴和轴上零件准确定位，各零件牢固可靠地相对固定。2.轴应便于加工，轴上零件应便于装拆。3.轴的受力合理，尽量减少应力集中。15.3.2轴的结构设计设计要求：1.零件在轴上的定位与固定（1）零件在轴上的轴向定位与固定1）轴肩和轴环特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位定位轴肩：r

3、切制螺纹使轴的疲劳强度下降。应用：常用于轴的中部和端部。4）轴端挡圈用于轴端定位，可承受剧烈振动和冲击。5）弹性挡圈特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力切槽需要一定的精度。应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位。6）锁紧挡圈、紧定螺钉或销适用于轴向力小，转速低的场合。1）键2）花键3）紧定螺钉、销5）过盈配合（2）零件在轴上的周向定位和固定4）型面连接3.轴的结构工艺性1）轴肩圆角r和倒角高度C2）轴端倒角3）砂轮越程槽4）螺纹退刀槽5）多个键槽1.减小应力集中；2.提高轴的表面质量4.提高轴的疲劳强度的措施四处错误正确答案三处错误正确答案两处错误1.左侧键太长，套筒无法装入2.

4、多个键应位于同一母线上15.4轴的设计计算15.4.1按扭转强度初步估算轴的最小直径：强度条件对圆截面：式中d——轴直径，mmτ——最大扭转切应力，MPaP——功率，kWn——转速，r/min[τ]——许用扭转切应力，MPaWp——抗扭截面系数，mm3轴上有键槽时，放大轴径，并调整为标准直径。用于：①只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算②结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin设计公式轴的材料354540Cr，35SiMn[τ]/MPa20~3030~4040~52C135~118118~107107~98轴常用材料的[τ]值和C值转轴同时承受弯曲应力和扭转应力的作用。15.4.2

5、按弯扭组合强度校核设计截面上的弯矩为M，扭矩为T，由第三强度理论，危险截面的当量应力为σe，其强度条件为：由于转轴的弯曲应力σb为对称循环，而扭转切应力τ的循环特性可能与σb不同，考虑到σb与τ的循环特性的不同，引入折合系数α，则——危险截面的合成弯矩W——轴危险截面抗弯截面系数式中圆轴Wp=2WMH——水平面上的弯矩MV——垂直面上的弯矩由上式推得轴设计公式为：σe为当量应力，MPa。d为轴的直径，mm式中注:——对称循环状态下的许用弯曲应力。——脉动循环状态下的许用弯曲应力。——静应力状态下的许用弯曲应力。——扭矩对称循环变化——扭矩脉动循环变化——不变的扭矩轴在载荷作用下，将

6、产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。轴的弯曲刚度的校核公式为：y≤[y]θ≤[θ]ф≤[ф]式中[y]——轴的许用挠度[θ]——轴的许用转角[ф]——轴的许用扭转角15.4.3刚度校核（1）选择轴的材料并确定许用应力（2）扭转强度估算轴的最小直径（3）轴的结构设计要求：①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；②轴上零件装拆、调整方便；③轴应具有良好的制造工艺性等；④尽量避免应力集中；原则：1）轴的结构越简单越合理；2）装配越简单越合理。（4）轴的强度校核15.4.4轴的设计步骤15.5轴毂联接轴毂联接：实现轴和轴上零

7、件周向固定的联接。键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上旋转零件与摆动零件，起周向固定零件的作用以传递旋转运动成扭矩，而导键、滑键、花键还可用作轴上移动的导向装置。1.松键联接15.5.1键联接平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。（1）平键联接导向平键——导向平键与轮毂的键槽配合较松，属动联接。根据用途，平键又可分为：普通平键——普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静联